Đề tài High Speed Downlink Packet Access - HSDPA

Phụ Lục:

CHƯƠNG 1: 4

MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG UMTS 4

1.1 Lịch Sử Phát Triển Của Mạng Thông Tin Di Động 4

1.1.1 Thế Hệ Đầu Tiên - 1G 5

1.1.2 Thế Hệ Thứ Hai - 2G : 5

1.1.3 Thế Hệ Thứ Ba - 3G 6

1.2 Tổng Quan Về Mạng Thông Tin Di Động UMTS 7

1.2.1 Kiến Trúc Mạng 7

1.2.1.1. Phần Core Network 9

1.2.1.1.1 SGSN - Serving GPRS Support Node 9

1.2.1.1.2 GGSN – Gateway GPRS Support Node 10

1.2.1.1.3 GMSC ( Gateway MSC) 10

1.2.1.1.4 HLR (Home Location Register) 10

1.2.1.2. Phần Radio Access 10

1.2.1.2.1 Node - B 11

1.2.1.2.2 RNC – Radio Network Controller 12

1.2.1.2.3 UE -User Equipment 13

1.2.1.2.4 Các Giao Diện 13

1.2.2 Các Giao Thức Giao Diện Vô Tuyến 14

1.2.2.1 Kiến Trúc Giao Thức 15

1.2.2.2 Giao Thức Điều Khiển Truy Nhập Môi Trường- MAC 16

1.2.2.2.1 Chức Năng của MAC 17

1.2.2.2.2 Các Kênh Logic 19

1.2.2.3 Giao Thức Điều Khiển Liên Kết Vô Tuyến – RLC 19

1.2.2.3.1 Kiến Trúc Lớp RLC 19

1.2.2.3.2 Chức Năng 20

1.2.2.3.2 Chức Năng Và Thủ Tục Báo Hiệu RRC 21

1.2.3 Quản Lý Tài Nguyên Vô Tuyến 22

1.2.3.1 Nhiễu - Cơ Sở Của Quản Lý Tài Nguyên Vô Tuyến 22

1.2.3.2 Điều Khiển Công Suất 23

1.2.3.2.1 Điều Khiển Công Suất Nhanh 23

1.2.3.2.2 Điều Khiển Công Suất Vòng Ngoài 24

1.2.3.3 Chuyển Giao –HandOver 25

1.2.3.3.1 Chuyển Giao Cùng Một Tần Số ( Intra-frequency handover ) 26

1.2.3.3.2 Chuyển Giao Giữa Hai Tần Số 26

1.2.3.4 Điều Khiển Quản Trị 27

1.2.3.5 Điều Khiển Tải (Điều Khiển Tắc Nghẽn) 27

1.2.3.6 Phân Bổ Tài Nguyên Mã 28

1.2.3.6.1 Đường xuống 28

1.2.3.6.2 Đường lên 28

1.2.3.7 Bắt đồng bộ mạng 29

CHƯƠNG 2: 30

CÔNG NGHỆ HSDPA CHO MẠNG UMTS 30

2.1 Khái Niệm Công Nghệ HSDPA 30

2.2 Nguyên Lý HSDPA 30

2.3 Kiến Trúc HSDPA 33

2.4 Kiến Trúc Các Kênh Của HSDPA 35

2.4.1 Kiến Trúc Giao Thức 35

2.4.2. Kiến Trúc Kênh HS-DSCH 36

2.4.2.1 Những Nét Đặc Trưng Của HS-DSCH 36

2.4.2.2 Mô Hình Lớp Vật Lý Đường Xuống HS-DSCH 37

2.4.2.2.1 Kiểu FDD 37

2.4.2.2.2 Kiểu TDD 39

2.4.2.3 Mô Hình Lớp Vật Lý Đường Lên HS-DSCH 41

2.4.2.4 Cấu Trúc Lớp Vật Lý HS-DSCH Trong Miền Mã 41

2.4.2.4.1 Kiểu FDD 41

2.4.2.4.2 Kiểu TDD 42

2.4.2.5 Những Thuộc Tính Của Kênh Truyền Tải HS-DSCH 42

2.4.3 Cấu Trúc Kênh HS-SCCH 42

2.4.4 Cấu Trúc Kênh HS-DPCCH 43

2.4.4.1 Phân Đoạn DPCH 44

2.4.4.2 Thích Ứng Liên Kết HS-DSCH 45

2.4.4.3 Tính Di Động 46

2.4.5 Thời Gian Của Các Kênh HSDPA 46

2.5 Kiến Trúc Lớp Điều Khiển Môi Trường Truy Nhập- MAC 47

2.5.1 Kiến Trúc MAC HS-DSCH Phía UE 47

2.5.1.1 Tổng Quan Kiến Trúc 47

2.5.1.2 Đặc Điểm Của MAC-d 48

2.5.1.3 Đặc Điểm Của MAC-c/sh 49

2.5.1.4 Đặc Điểm Của MAC-hs 50

2.5.2.Kiến Trúc MAC HS-DSCH Phía UTRAN 51

2.5.2.1 Kiến Trúc Tổng Quan 51

2.5.2.2 Đặc Điểm của MAC-c/sh 52

2.5.2.3 Đặc Điểm của MAC-hs 53

2.6 HARQ 54

2.6.1 Các Loại HARQ 54

2.6.2 Giao Thức HARQ 55

2.6.2.1 Báo Hiệu 56

2.6.2.1.1 Đường lên 56

2.6.2.2.2 Đường xuống 56

2.6.2.2 Xử lý lỗi 56

2.6.3 Quản Lý HARQ 57

2.7 Thích Ứng Liên Kết Nhanh 57

2.8 Điều Chế Và Mã Hóa Thích Ứng –AMC và Kỹ Thuật Phát Đa Mã 58

2.9 Lập Lịch Gói 60

2.9.1 Lựa Chọn Thuật Toán Lập Lịch 60

2.10 Quản Lý Tài Nguyên Vô Tuyến 60

2.10.1 Các Thuật Toán Tại RNC 60

2.10.1.1 Cấp Phát Tài Nguyên 60

2.10.1.2 Điều Khiển Quản Trị 61

2.10.1.3 Quản Lý Tính Di Động 61

2.10.2 Các Thuật Toán Tại Node-B 62

2.10.2.1 Công Nghệ Thích Ứng Liên Kết HS-DSCH 62

2.10.2.2 Điều Khiển Công Suất HS-DSCH 62

2.11 So Sánh Công Nghệ HSDPA Với Công Nghệ CDMA2000 1xEV-DV 63

CHƯƠNG 3: 63

ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA HSDPA TRÊN THẾ GIỚI 63

3.1 Ứng Dụng của HSDPA 63

3.2 Phát Triển Của HSDPA 64

 

 

doc65 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 16/12/2013 | Lượt xem: 1279 | Lượt tải: 7download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài High Speed Downlink Packet Access - HSDPA, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
0 Hz. Điều Khiển Công Suất Vòng Ngoài Đường Lên Trong RNC Thuật Toán Điều Khiển Công Suất Vòng Ngoài Chung. 1.2.3.3 Chuyển Giao –HandOver: Trong thực tế các tiêu chuẩn UMTS cho phép hỗ trợ chuyển giao cứng từ UMTS đến GSM và ngược lại. Đây là một yêu cầu rất quan trọng vì cần có thời gian để triển khai rộng khắp UMTS nên sẽ có khoảng trống trong vùng phủ của GSM. Nếu UTRAN và GSM BSS được nối đến các MSC khác nhau, chuyển giao giữa các hệ thống đạt được bằng cách chuyển giao giữa các MSC. Nếu giả thiết rằng nhiều chức năng của MSC/VLR giống nhau đối với UMTS và GSM, MSC cần phải có khẳ năng hỗ trợ đồng thời cả hai kiểu dịch vụ. Tương tự hoàn toàn hợp lý khi giả thiết rằng SGSN phải có khả năng hỗ trợ đồng thời kết nối Iu-PS đến RNC và Gb đến GPRS BSC. Hệ thống UMTS hỗ trợ sử dụng chuyển giao cứng, mềm, và mềm hơn giữa các ô. Mục tiêu của sử dụng chuyển giao trong hệ thống thông tin di động tế bào để đạt được một điều kiện tốt nhất của điều khiển công suất vòng lặp kín. Ô mạnh nhất là ô có điều kiện liên kết vô tuyến tốt nhất cho truyền tải dữ liệu tới một người sử dụng riêng biệt. 1.2.3.3.1 Chuyển Giao Cùng Một Tần Số ( Intra-frequency handover ) Chuyển giao mềm: Khi ở trạng thái đang đàm thoại, MS liên tục đo mức tín hiệu của các trạm gốc lân cận và so sánh tín hiệu này với một tập hợp các mức ngưỡng và gửi kết quả so sánh lên trạm gốc hiện thời. Dựa trên thông tin này, trạm gốc ra lệnh cho MS thêm vào hoặc loại bỏ các trạm gốc khỏi tập tích cực ( active set ). Tập tích cực là tập hợp các trạm gốc cùng gửi dữ liệu đến MS. MS nhận các tín hiệu này và kết hợp chúng như kết hợp các tín hiệu đa đường. Trong quá trình dò tín hiệu, MS sẽ xác định được độ lệch khung (frame offset) của kênh CCPCH của các ứng cử viên chuyển giao so với giá trị của trạm gốc hiện thời. Khi cần thực hiện chuyển giao mềm, độ lệch khung cùng với độ lệch khung giữa kênh DPDCH/DPCCH và kênh CCPCH sơ cấp của trạm gốc hiện thời sẽ được sử dụng để tính toán giá trị bù khung yêu cầu giữa kênh DPDCH/DPCCH và kênh CCPCH thứ cấp của trạm gốc sẽ nhận chuyển giao. Độ lệch khung này được chọn sao cho độ lệch khung giữa các kênh DPDCH/DPCCH của trạm gốc hiện thời và trạm gốc nhận chuyển giao tại đầu thu của MS là nhỏ nhất. Chú ý rằng độ lệch khung giữa kênh DPDCH/DPCCH và kênh CCPCH sơ cấp chỉ có thể được điều chỉnh theo từng bước của một symbol kênh DPDCH/DPCCH nhằm duy trì tính trực giao của đường xuống. Chuyển giao mềm hơn: Chuyển giao mềm hơn là chuyển giao mềm giữa các sector trong cùng một trạm gốc. Chuyển giao mềm hơn về nguyên tắc cũng được thực hiện giống như chuyển giao mềm. Tuy nhiên điểm khác biệt giữa hai loại chuyển giao này là tín hiệu các sector thu được từ MS trong chuyển giao mềm hơn sẽ được kết hợp lại ở trạm gốc, còn tín hiệu các trạm gốc thu được từ MS trong chuyển giao mềm sẽ được kết hợp ở BSC. 1.2.3.3.2 Chuyển Giao Giữa Hai Tần Số : Việc chuyển giao giữa hai tần số có thể thực hiện trong các trường hợp sau: Chuyển giao giữa các cell lân cận sử dụng các tần số khác nhau Chuyển giao trong nội bộ các lớp của một cell xếp chồng sử dụng nhiều tần số Chuyển giao giữa hai hệ thống/hai nhà khai thác sử dụng các tần số khác nhau, bao gồm cả chuyển giao sang các hệ thông GSM. Chuyển giao giữa hai tần số có thể được thực hiện theo hai phương thức: Phương thức thu hai tần số (Dual – receiver): Đối với các MS có tính năng phân tập thu, có thể sử dụng tạm thời một nhánh để dò tìm tín hiệu ở các tần số khác phục vụ cho việc chuyển giao. Phương thức nén khe thời gian: Đối với các MS chỉ có một bộ thu, có thể sử dụng phương thức này để dò tìm tín hiệu ở các tần số khác phục vụ cho chuyển giao mà không làm ảnh hưởng đến dòng thông tin. Khi ở chế độ nén khe thời gian, lượng thông tin thông thường của một khung có độ dài 10ms sẽ được nén lại về thời gian bằng cách bỏ bớt một số bit hoặc giảm hệ số trải phổ để tiết kiệm được thời gian truyền tin của khung xuống còn 5ms. Khoảng thời gian tiết kiệm được sẽ được dùng để đo tín hiệu của các tần số khác. Tần số thực hiện nén khe thời gian là 10 Hz, tức là 100ms/khe thời gian nén. Đối với các dịch vụ chấp nhận độ trễ truyền tin lớn, có thể thực hiện việc nén nhiều khung lại với nhau để tạo ra một khe thời gian đo. Phương pháp này được sử dụng đối với các dịch vụ tốc độ cao, khó thực hiện việc giảm 1/2 tăng ích xử lý. Ví dụ: đối với một dịch vụ 2Mbps với mức ghép xen 5 khung (50 ms), có thể tạo ra một khung rỗi 5ms bằng cách giảm tăng ích xử lý đi 10% trong khoảng thời gian 5 khung. 1.2.3.4 Điều Khiển Quản Trị: Nếu tải giao diện không gian được cho phép tăng quá mức thì vùng phủ của ô sẽ bị làm giảm dưới mức giá trị đã được lập kế hoạch và chất lượng của dịch vụ của kết nối hiện không thể chấp nhận được. Trước khi chấp nhận một UE mới, điều khiển quản trị cần kiểm tra xem sự chấp nhận đó sẽ không làm mất hoạch định vùng phủ hay chất lượng của kết nối hiện tại. Điều khiển quản trị chấp nhận hay từ chối một yêu cầu thiết lập một thông báo truy nhập vô tuyến trong mạng truy nhập vô tuyến. Chức năng điều khiển quản trị được đặt tại RNC nơi mà thông tin về tải của vài ô có thể đang tồn tại. 1.2.3.5 Điều Khiển Tải (Điều Khiển Tắc Nghẽn): Một nhiệm vụ quan trọng của chức năng RRM là đảm bảo hệ thống không quá tải và vẫn như cũ. Nếu hệ thống được lập kế hoạch đúng mức, điều khiển quản trị và lập lịch gói làm việc tốt đúng mức thì tình trạng quá tải là hiếm có. Nếu hệ thống gặp quá tải thì chức năng điều khiển tải được thực hiện và nhanh chóng đưa hệ thống quay trở lại bình thường và quay trở lại kiểm soát tải, nó được chỉ rõ bởi lập kế hoạch mạng vô tuyến. Những hoạt động điều khiển tải được thực hiện nhằm giảm bớt tải: Điều khiển tải nhanh đường xuống: từ chối quyền tăng công suất đường xuống nhận được từ UE. Điều khiển tải nhanh đường lên: giảm chỉ số Eb/N0 đường lên sử dụng bởi điều khiển công suất nhanh đường lên. Giảm lưu lượng của gói dữ liệu lưu thông. Chuyển giao tới một sóng mang W-CDMA khác. Chuyển giao tới GSM. Giảm bớt tốc độ bit của thời gian thực các UE ví dụ như mã hóa tiếng nói AMR. Tách những cuộc gọi ưu tiên thấp trong một kiểu điều khiển. Hai hoạt động nhanh đầu tiên được thực hiện trong một Node-B. Tất cả các hoạt động này có thể được đặt vào một khe thời gian, ví dụ với tần số 1,5KHz. 1.2.3.6 Phân Bổ Tài Nguyên Mã: 1.2.3.6.1 Đường xuống: Mã phân kênh: mã phân kênh cho kênh BCCH là mã quy định được sử dụng cho tất cả các cell trong hệ thống. Mã phân kênh cho kênh CCPCH thứ cấp được phát quảng bá trên kênh BCCH. Mã phân kênh cho các kênh vật lý dành riêng đường xuống do mạng quyết định. MS sẽ được thông báo mã phân kênh nào được sử dụng ở đường xuống qua các bản tin cho phép truy nhập (Access Grant). Bản tin cho phép truy nhập là bản tin của hệ thống gửi cho MS để trả lời bản tin Yêu cầu truy nhập ngẫu nhiên (Random Access Request) của MS. Mã phân kênh có thể thay đổi trong một kết nối, khi dịch vụ sử dụng thay đổi hoặc khi thực hiện chuyển giao giữa các cell. Khi đó mã phân kênh mới sẽ được thỏa thuận trên kênh DCCH. Mã scrambling: mã scrambling đường xuống được hệ thống gán cho mỗi sector trong cell. MS sẽ được thông báo về mã scrambling trong quá trình tìm cell. 1.2.3.6.2 Đường lên: Mã phân kênh: Mỗi kết nối được phân bổ ít nhất một mã phân kênh, mã này được sử dụng cho kênh điều khiển dành riêng. Số lượng mã phân kênh được phân bổ phụ thuộc vào số lượng kênh DPDCH được sử dụng. Việc phân bổ các mã phân kênh cho các kết nối khác nhau hoàn toàn không liên quan đến nhau – tức là các kết nối có thể sử dụng chung một số mã phân kênh. Do đó mã phân kênh có thể phân bổ theo một trật tự định trước cho các kết nối. Hệ thống và MS chỉ cần thỏa thuận số lượng mã phân kênh sẽ sử dụng cho đường lên, sau đó MS sẽ tự phân bổ mã phân kênh theo trật tự định trước này. Mã scrambling sơ cấp: Hệ thống sẽ quyết định việc sử dụng mã scrambling sơ cấp nào cho đường xuống. Sau đó, hệ thống sẽ gửi thông báo về mã scrambling sơ cấp được sử dụng cho MS trên bản tin Cho phép truy nhập. Mã scrambling sơ cấp cũng có thể được thay đổi trong thời gian của một kết nối. Việc thay đổi mã được thỏa thuận trên kênh DCCH. Mã scrambling thứ cấp: Việc sử dụng mã scrambling thứ cấp đường lên là một tùy chọn của hệ thống, mã này thường được sử dụng ở các cell không có khả năng xác định nhiều người sử dụng (MultiUser detection). MS sẽ được thông báo có sử dụng mã scrambling thứ cấp hay không qua bản tin Cho phép truy nhập. Mã scrambling thứ cấp nào được sử dụng sẽ phụ thuộc vào mã scrambling sơ cấp đã được phân bổ. Do đó hệ thống sẽ không cần thông báo chính xác về mã scrambling thứ cấp sẽ sử dụng 1.2.3.7 Bắt đồng bộ mạng: Tại thời điểm bật nguồn, MS sẽ sử dụng kênh SCH sơ cấp để đồng bộ khe thời gian với trạm nào có công suất phát lớn nhất. Sau đó, bằng kênh SCH thứ cấp, MS thực hiện đồng bộ khung và xác định nhóm mã của trạm gốc bằng cách tương quan hóa tín hiệu thu được tại vị trí của mã đồng bộ thứ cấp với 16 khả năng có thể của mã đồng bộ thứ cấp này. Để đạt được đồng bộ khung, 16 chuỗi giải điều chế phải tương quan với 16 mã dịch theo chu kỳ của chuỗi điều chế kênh SCH thứ cấp, tạo ra tổng số 256 giá trị tương quan khác nhau. Bằng cách xác định cặp mã/dịch pha có độ tương quan lớn nhất, MS sẽ xác định nhóm mã và khung đồng bộ. Sau đó, MS sẽ xác định mã scrambling mà trạm gốc sử dụng bằng cách thực hiện tương quan theo symbol của kênh CCPCH với tất cả các mã scrambling trong nhóm mã đã được xác định trước đó. Sau khi xác định được mã scrambling, MS có thể xác định được kênh CCPCH sơ cấp, thực hiện đồng bộ đa khung và đọc các thông tin trên kênh BCCH Trong hầu hết sản phẩm của các nhà sản xuất, nhiều phần tử mạng đang được nâng cấp để hỗ trợ đồng thời GSM/GPRS và UMTS. Các phần tử mạng này bao gồm MSC/VLR, HLR, SGSN và GGSN. Đối với nhiều nhà sản xuất, các trạm gốc được triển khai cho GSM/GPRS đã được thiết kế để có thể nâng cấp chúng hỗ trợ cho cả GSM và UMTS. Đối với mốt số nhà sản xuất BSC được nâng cấp để hoạt động như cả GSM BSC và UMTS RNC. Tuy nhiên cấu hình này rất hiếm. Yêu cầu các giao diện và các chức năng khác nhau (như chuyển giao mềm) của UMTS RNC chứng tỏ rằng công nghệ của nó hoàn toàn khác với GSM BSC. Vì thế thông thường ta thấy các UMTS RNC và GSM BSC tách biệt. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ HSDPA CHO MẠNG UMTS 2.1 Khái Niệm Công Nghệ HSDPA: HSDPA – High Speed Downlink Packet Aceess: truy nhập đường xuống tốc độ cao là giải pháp cho mạng UMTS được 3GPP chuẩn hóa như là một phần của phiên bản R5 với các chỉ tiêu kỹ thuật của phiên bản đầu tiên được đưa ra vào tháng 3 năm 2002. Nó được xây dựng phát triển từ năm 2004 bởi Nortel Network. Phiên bản này đã được ITU-T chấp nhận trở thành giải pháp kỹ thuật cho mạng UMTS. Mạng HSPDA dành cho thương mại đầu tiên đã sẵn sàng triển khai vào cuối năm 2005 và được triền khai dịch vụ vào tháng 8 năm 2006 với mục đích đạt được tốc độ lớn, giá thành rẻ, giảm trễ cho UMTS ở rất nhiều nước ở Châu Âu và các nước khác trên thế giới. Mạng UMTS là mạng 3G được kỳ vọng mang về thu nhập nhiều nhật từ trước tới nay cho các nhà khai thác mạng. Vì vậy họ cần phải khắc phục những nhược điểm của W-CDMA và đáp ứng cho những yêu cầu về chia sẻ lưu lượng đường xuống tốc độ cao, và họ cần phải triển khai những dịch vụ mới hơn nữa cho khách hàng như: tải dữ liệu với tốc độ lớn hơn 2Mbps…..Cho nên giải pháp HSDPA đã được nghiên cứu và lựa chọn để nâng cao khả năng đáp ứng của mạng UMTS về dịch vụ tải dữ liệu với tốc độ cao khi di chuyển. 2.2 Nguyên Lý HSDPA : Hình 2.2: Mô Tả Đơn Giản Nguyên Lý Hoạt Động Của HSDPA HSDPA phát triển dựa trên một kênh truyền tải mới đó là kênh HS-DSCH ( kênh chia sẻ đường xuống tốc độ cao. Kênh này sẽ mang một lượng lớn tài nguyên mã và công suất được truyền cho một người sử dụng tại một TTI nào đó theo phương pháp ghép theo mã hoặc thời gian. HSDPA cũng sử dụng những công nghệ đó là: Điều chế và mã hóa thích ứng – AMC Yêu cầu lặp tự động lai nhanh – HARQ Lập lịch gói nhanh (Packet Scheduling) Sóng mang tốc độ dữ liệu cao (HDRC) trong băng tần 5Mhz Điều chế 64QAM cho phép tốc độ đỉnh tương đương 10,8Mbps. Điều chế 16QAM hỗ trợ tốc độ đỉnh 7,2Mbps Mã Tubor. Khả năng sửa lỗi gần với giới hạn lý thuyết. Các công nghệ này được phối hợp một cách chặt chẽ và cho phép thích ứng với các tham số truyền dẫn theo mỗi khoảng thời gian TTI nhằm liên tục hiệu chỉnh sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến. Công nghệ W-CDMA hiện nay (theo R’99/R’4 của 3GPP ) cho phép tốc độ dữ liệu gói lên tới 2Mbps. Tuy nhiên các tiêu chuẩn thiết kế hệ thống của W-CDMA có những hạn chế: không tận dụng được các ưu thế của dữ liệu gói đối với đường trục hữu tuyến, hạn chế về tốc độ 2Mbps đối với các dịch vụ về dữ liệu gói hiện nay đối với khách hàng có nhu cầu sử dụng dữ liệu với tốc độ lớn hơn, không thể xử lý đôi với dữ liệu tốc độ 10Mbps. Vì thế HSDPA (phiên bản R’5) được tiếp tục phát triển để khắc phục những hạn chế trên. Những công nghệ cải tiến của HSDPA so với W-CDMA: HSDPA được phát triển dựa trên kênh HS-DSCH, so với W-CDMA thì nó thêm các tính năng cải tiến đó là hệ thống bổ sung thêm AMC, H-ARQ, cố định TTI = 2ms, phát triền phần PS sang IP, hệ thống phát đa mã. Nhưng đồng thời HSDPA cũng không sử dụng những tính năng của W-CDMA đó là điều khiển công suất vòng kín và hệ số trải phổ biến thiên. Trong W-CDMA, điều khiển công suất nhanh nhằm giữ ổn định chất lượng tín hiệu nhận được (Eb /N0) bằng cách tăng công suất phát để chống lại sự suy hao của tín hiệu thu được. Kết quả của nó là tạo ra các giá trị đỉnh trong công suất phát và tăng nền nhiễu đa truy nhập, do đó sẽ làm giảm dung lượng của toàn mạng. Hơn nữa, sự hoạt động của điều khiển công suất yêu cầu luôn luôn phải đảm bảo một mức độ dự trữ nhất định trong tổng số công suất phát của Node-B để thích ứng với các biến đổi của nó. Việc loại bỏ điều khiển công suất sẽ tránh được các hiệu ứng tăng công suất như trên cũng như không cần tới dựu trữ công suất phát của cell. Tuy nhiên do không dùng điều khiển công suất nên HSDPA yêu cầu các kỹ thuật thích ứng liên kết khác để thích ứng với các tham số tín hiệu phát nhằm liên tục bám theo các biến thiên của kênh truyền vô tuyến, ở đây kỹ thuật AMC đã được chọn. Với kỹ thuật AMC, điều chế và tỉ lệ mã hóa được thích ứng một cách liên tục vơí chất lượng kênh vô tuyến thay cho việc hiệu chỉnh công suất. Truyền dẫn sủ dụng nhiều mã Walsh cũng được sử dụng trong qúa trình thích ứng liên kết. Sự kết hợp của hai kỹ thuật thích ứng liên kết trên đã thay thế hoàn toàn kỹ thuật hệ số trải phổ biến thiên (Variable Speading Factors) trong W-CDMA do khả năng thích ứng chậm kỹ thuật này đối với sự biến thiên của truyền dẫn vô tuyến tốc độ cao. HSDPA không sử dụng điều khiển công suất vòng kín, phải tối thiểu hóa sự thay đổi của chất lượng kênh vô tuyến trong mỗi khoảng thời gian TTI, vấn đề này được giải quyết bằng việc giảm độ rộng của TTI từ 10ms của W-CDMA xuống còn 2ms ở HSDPA. Cộng với sự bổ sung kỹ thuật H-ARQ nhanh, nó cho phép phát lại một cách nhanh nhất các block dữ liệu bị mất hoặc lỗi và khả năng kết hợp với thông tin “ mềm” ở lần phát đàu tiên với các lần phát lại sau đó. Để thu thập được thông tin chất lượng kênh hiện thời cho phép các kỹ thuật thích ứng liên kết và lập lịch gói nhanh theo dõi, giám sát một cách liên tục các điều kiện vô tuyến hiện tại của thuê bao di động, lớp MAC chịu trách nhiệm giám sát kênh HS-DSCH được chuyển từ RNC tới Node-B. Thông tin về chất lượng kênh nhanh cho phép bộ lập lịch gói nhanh phục vụ user chỉ khi điều kiện của user này là thích hợp. Quá trình lập lịch gói nhanh và đặc tính chia sẻ theo thời gian của kênh HS-DSCH về bản chất có thể coi là phân tập lựa chọn đa người sử dụng với những lợi ích rất to lớn đối với việc cải thiện thông lượng của cell. Việc chuyển dịch chức năng lập lịch tới Node-B là thay đổi chính về kiến trúc của HSDPA so với phiên bản R’99. 2.3 Kiến Trúc HSDPA : Hình 2.3: Kiến trúc mạng đa phương tiện IP của 3GPP Sau kiến trúc 3GPP phiên bản R’99 là 3GPP phiên bản R’4. Sự khác nhau cơ bản giữa phiên bản R’99 và phiên bản R’4 là ở chỗ khi này mạng lõi là mạng phân bố. Thay cho việc có các MSC chuyển mạch kênh truyền thống như ở kiến trúc trước, kiến trúc chuyển mạch phân bố được đưa vào. Bước phát triển tiếp theo của UMTS là kiến trúc mạng đa phương tiện IP phiên bản R’5 (hình 2.3). Bước phát triển này thể hiện sự thay đổi toàn bộ mô hình cuộc gọi. Ở đây cả tiếng và số liệu được xử lý giống nhau trên toàn bộ đường truyền từ đầu cuối của người sử dụng đến nơi nhận cuối cùng. Có thể coi kiến trúc này là sự hội tụ toàn diện của tiếng và số liệu. Từ hình 2.3 ta thấy tiếng và số liệu không cần các giao diện cách biệt, chỉ có một giao diện Iu duy nhất mang tất cả phương tiện. Trong mạng lõi giao diện này kết cuối tại SGSN và không có MWG riêng. Ta cũng thấy một số phần tử mạng mới như: Chức năng điều khiển trạng thái cuộc gọi CSCF Chức năng tài nguyên đa phương tiện MRF Chức năng điều khiển cổng các phương tiện MGCF Cổng báo hiệu truyền tải T-SGW Cổng báo hiệu chyển mạng R-SGW Một đặc điểm quan trọng của kiến trúc toàn IP là thiết bị của người sử dụng được tăng cường rất nhiều. Nhiều phần mềm được cài đặt ở UE. Trong thực tế, UE hỗ trợ giao thức khởi đầu phiên (SIP: Session Initiation Protocol). UE trở thành một tác nhân của người sử dụng SIP. Như vậy, UE có khả năng điều khiển các dịch vụ lớn hơn trước rất nhiều. CSCF quản lý việc thiết lập, duy trì và giải phóng các phiên đa phương tiện đến và từ người sử dụng. Nó bao gồm các chức năng như: biên dịch và định tuyến. CSCF hoạt động như một đại diện Server / hộ tịch viên. SGSN và GGSN là các phiên bản tăng cường của các nút được sử dụng ở GPRS và UMTS phiên bản R’99 và R’4. Điểm khác nhau duy nhất là ở chỗ các nút này không chỉ hỗ trợ dịch vụ số liệu gói mà cả dịch vụ chuyển mạch kênh (tiếng chẳng hạn). Vì thế cần hỗ trợ các khả năng chất lượng dịch vụ (QoS) hoặc bên trong SGSN và GGSN hoặc ít nhất ở các bộ định tuyến kết nối trực tiếp với chúng. Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) là chức năng lập cầu hội nghị được sử dụng để hỗ trợ các tính năng như tổ chức nhiều cuộc gọi nhiều phía và dịch vụ hội nghị. Cổng báo hiệu truyền tải (T-SGW) là một cổng báo hiệu SS7 để đảm bảo tương tác SS7 với các mạng tiêu chuẩn ngoài như PSTN, T-SGW hỗ trợ các giao thức Sigtran. Cổng báo hiệu chuyển mạch (R-SGW) là một nút đảm bảo tương tác báo hiệu với các mạng di động hiện có sử dụng SS7 tiêu chuẩn. Trong nhiều trường hợp T-SGW và R-SGW cùng tồn tại trên cùng một nền tảng. MGW thực hiện tương tác với các mạng ngoài ở mức đường truyền đa phương tiện. MGW ở kiến trúc mạng của phiên bản 3GPP R’5 có chức năng giống như ở phiên bản R’4. MGW được điều khiển bởi chức năng điều khiển các phương tiện MGCF. Giao thức điều khiển giữa các thực thể này là ITU-T H.248 . MGCW cũng liên lạc với CSCF. Giao thức được chọn cho giao diện này là SIP. Cần lưu ý rằng cấu trúc toàn IP phiên bản R’5 là một tăng cường của mạng phiên bản R’99 hoặc R’4. Nó đưa thêm vào một vùng mới trong mạng đó là vùng đa phương tiện IP (IM: IP Multimedia). Vùng mới này cho phép mang cả số liệu và thoại qua IP trên toàn tuyến nối đến máy cầm tay. Sử dụng vùng chuyển mạch gói cho mục đích truyền tải sử dụng SGSN, GGSN, Gn và Gi... là các nút và giao diện thuộc vùng PS. 2.4 Kiến Trúc Các Kênh Của HSDPA : 2.4.1 Kiến Trúc Giao Thức: Chức năng HS-DSCH cần được cập nhật ở những môi trường hoạt động mà các ô chưa có chức năng HS-DSCH.Cấu trúc các lớp PDCP, RLC, MAC-d được giữ nguyên như phiên bản R’99 và R’4. RLC có thể hoạt động trong chế độ AM (Acknowledged Model) hoặc chế độ UM ( Unacknowledged Model) (nhưng ko hoạt động trong chế độ TM – Transparent Model). PDCP có thể được cấu hình để thực hiện hoặc không thực hiện sự nén phần mào đầu. MAC-d được lưu lại trong S-RNC Những chức năng mới của HARQ và lập lịch HS-DSCH được chứa đựng trong lớp MAC. Trong UTRAN những chức năng mới này được bao hàm trong một thực thể mới đó là MAC-hs được đặt tại Node-B. Kênh truyền tải thực hiện chức năng HS-DSCH được gọi là HS-DSCH và được điều khiển bởi MAC-hs. Hai cấu hình của giao thức MAC khả thi trên phần UTRAN : Cấu hình với MAC-c/sh: trong trường hợp này, MAC-hs được đặt tại Node-B bên dưới MAC-c/sh ở CRNC. MAC-c/sh sẽ cung cấp những chức năng tới HS-DSCH để đồng nhất đối với những cái mà được cung cấp bởi DSCH trong phiên bản R99. HS-DSCH FP(giao thức khung) sẽ xử lý sự vận chuyển dữ liệu từ SRNC đến CRNC (nếu có cả giao diện Iur) và giữa CRNC với Node-B. Cấu hình không có MAC-c/sh: trong trường hợp này CRNC không sử dụng bất kì …. . MAC-d trong SRNC được đặt trực tiếp ở trên lớp MAC-hs tại Node-B. Ví dụ trong HS-DSCH…. SRNC được kết nối trực tiếp tới Node-B, như vậy là đi vòng qua CRNC. Cả hai cấu hình này đều có thể nhìn thấy rõ từ cả UE lẫn Node-B.: PHY MAC RLC RLC PHY L1 L1 L1 L1 L2 L2 L2 L2 MAC - hs MAC – c/sh HS- DSCH FP HS- DSCH FP HS- DSCH FP HS- DSCH FP MAC - D Iub Iur Uu Kiến trúc giao thức của HS-DSCH, Cấu hình với MAC-c/sh PHY MAC RLC PHY MAC- hs HS- DSCH FP L1 L1 L2 L2 HS- DSCH FP RLC MAC- d Uu Iub/Iur Kiến trúc giao thức của HS-DSCH, cấu hình với không có MAC-c/sh 2.4.2. Kiến Trúc Kênh HS-DSCH : 2.4.2.1 Những Nét Đặc Trưng Của HS-DSCH: Kênh truyền tải HS-DSCH có những tính năng được cho bên dưới: một kênh truyền tải HS-DSCH được xử lý và giải mã từ một CCTrCH. Chỉ có một CCTrCH của HS-DSCH trên từng kiểu UE CCTrCH có thể tìm tới một hoặc một vài kênh vật lý Chỉ có một HS-DSCH trên CCTrCH. Chỉ có ở đường xuống. Khả năng sử dụng cho hình thức chùm . Khả năng áp dụng công nghệ thích ứng liên kết khác với điều khiển công suất. Khả năng cho băng rộng trong toàn bộ ô. Luôn luôn kết hợp với một DPCH và một hay nhiều kênh điều khiển vật lý chia sẻ (HS-SCCHs) Cấu Trúc Lớp Vật Lý Đường Xuống Và Lên Của HSDPA 2.4.2.2 Mô Hình Lớp Vật Lý Đường Xuống HS-DSCH 2.4.2.2.1 Kiểu FDD: Mô Hình Kênh Vật Lý Đường Xuống Của UE là HS-PDSCH với DPCH kết hợp. HS-PDSCH được truyền tải từ ô 1 trong hình. Cấu hình cơ sở của kênh kết nối đường xuống gồm có một hoặc một vài kênh HS-PDSCHs cùng với một DPCH có liên hệ kết hợp với một số kênh điều khiển vật lý dùng chung riêng biệt HS-SCCHs. Tập hợp của những kênh điều khiển vật lý dùng chung được cấp phát tới một UE tại một thời điểm đã cho được gọi là một tập hợp HS-SCCH.. UTRAn có thể sử dụng nhiều hơn một tập hợp HS-SCCH tại một ô nhất định. Có một khoảng thời gian bù đắp giữa thời điểm bắt đầu của HS-SCCH thông tin và bắt đầu tương ứng của khung con HS-PDSCH. UE cung cấp một tập hợp HS-SCCH trong cấu hình hoặc cấu hình lại HS-PDSCH theo đường báo hiệu RRC. Số lượng của những kênh HS-SCCH trong một tập hợp HS-SCCH như được nhìn thấy từ UE là điểm đầu của việc sắp xếp từ một cái nhỏ nhất của một HS-SCCH tới một cái lớn nhất của bốn HS-SCCH. UE sẽ theo dõi liên tục tất cả các HS-SCCH được cấp phát trong tập hợp. Một cách tiếp cận báo hiệu hai mức được sử dụng để chỉ ra UE nào đã được lập lịch và cho thông tin báo hiệu cần thiết yêu cầu để UE giải mã các HS-PDSCH Với mỗi HS-SCCH TTI, mỗi kênh điều khiển dùng chung (HS-SCCH) mang những thông tin báo hiệu có liên quan tới HS-DSCH cho UE. Những thông tin sau đậy được mang trên HS-SCCH: Thông tin liên quan đến khuôn dạng truyền tải và chỉ báo loại tài nguyên (TFRI): mô tả các mã định kênh và phương thức/ thuật điều chế được sử dụng, tỷ lệ mã hóa được trích ra từ kích cỡ của block truyền tải và các tham số khuôn dạng truyền tải khác. Thông tin liên quan tới HARQ: nó bao gồm các thông tin liên quan tới giao thức HARQ cho HS-DSCH TTI tương ứng, chu kỳ phát tiếp theo sẽ là một block mới hay là một block được phát lại do có lõi trước đó và các thông tin về phiên bản dư thừa Mặt nạ ID của UE: để xác định user được phục vụ trong chu kỳ TTI tiếp theo. HS-SCCH mang một chỉ số nhận dạng UE (đường từ một UE tới CRC riêng biệt) để xác đinh UE . Chỉ số đó mang những thông tin cần thiết cho giải mã HS-PDSCH. Phần đầu tiên của HS-SCCH bao gồm bộ mã biên dịch kênh và sơ đồ điều chế cấp cho HS-DSCH với phần thứ hai chứa đựng kích thước khối truyền tải và thông tin liên quan tới HARQ. Một CRC sẽ tính toán cả hai phần chỉ số của UE và sau đó gán thông tin cho HS-SCCH. Trong trường hợp HS-DSCH truyền tới cùng một UE trong nhiều HS-SCCH TT I liên tiếp, cùng một HS-SCCH nên cần được sử dụng cho liên kết báo hiệu đường xuống tương ứng . Lớp báo hiệu cao hơn trong DCCH có thể được sắp xếp tới DCH để đặt vào DPCH có liên kết hay trong trường hợp của TDD là tới HS-DSCH. 2.4.2.2.2 Kiểu TDD Mô Hình lớp vật lý của UE tốc độ 3,84Mcps, TDD Mô hình lớp vật lý của UE tốc độ 1,28Mcps, TDD Toàn bộ cấu trúc báo hiệu đường xuống của TDD dựa trên sự liên kết của kênh vật lý chuyên dụng và kênh điều khiển vật lý dụng chung. Thông tin báo hiệu đường xuống hỗ trợ cho HS-DSCH được mang bởi HS-SCCH. Cũng như trong phiên bản R’99 sự liên kết của kênh vật lý chuyên dụng có thể là một cách chia kênh cho việc sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả với một quãng lặp lại tương ứng trong giới hạn của những TTI. UE nhận được thông tin của một HS-DSCH được định s

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNguyen Dinh Lam.doc